岳昕阳，马萃，包戬，杨思宇，陈东，吴晓京，周永宁,＊

1复旦大学材料科学系，上海 200433

2复旦大学化学系，上海 200433

1 引言

随着移动电子设备、新能源汽车和分布式储能系统的飞速发展，人们对高能量密度1、长寿命和高安全的锂离子电池的需求越来越紧迫。从电池技术发展角度来看，中国在电池制定标准上紧跟日本和美国的脚步，确定的目标是在2020年成熟生产能量密度为300 Wh·kg−1的−锂离子电池，并且在2030年将能量密度进一步提高到500 Wh·kg−1。然而以目前的条件而言，即使采用高比能量的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)正极和石墨负极，锂离子电池的能量密度也只可接近350 Wh·kg−1。如果希望将这一指标突破400 Wh·kg−1，甚至更高，则需要一种具有全新正极和负极的锂离子电池体系2。研究表明，锂-硫和锂-空气电池的能量密度分别为600和900 Wh·kg−13,4，是传统锂离子电池的数倍，从而它们被认为是主导未来电池系统发展的关键方向。然而，这些新体系电池中的正极不含有锂源，因此传统的无锂负极材料，例如石墨、硅基材料等失去了直接应用的价值。

金属锂作为一种古老的锂源型负极材料，在离开人们视野近50年后因其极高的理论比容量(3860 mAh·g−1)和较低的氧化还原电势(相对于标准氢电极为−3.040 V)而再次引起了人们的关注5,6。然而，金属锂负极在电池循环过程时发生的枝晶生长以及体积变化等问题严重阻碍了其实际应用7-9。一方面，不断生长的锂枝晶会刺穿隔膜导致电池内短路，进而引发爆炸燃烧等安全危害10。另一方面，枝晶的形成极大增加了电极的比表面积，加剧了电极与电解液的副反应，从而造成较高的界面电阻以及容量损失11,12。……